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随着数据爆炸时代的来临,无论是在雷达、航空等军事领域,还是在大数据传输的民用领域,对海量数据的高速传输与实时储存要求越来越高。就雷达信号处理方面而言,经常需要储存海量的原始数据来验证和优化算法,所以开发一种可以实时的储存海量原始信号的设备就显得尤为重要。高速串行ATA(SATA)接口是现今主流的高速存储接口标准之一,其可以实现数据高速和实时的存储。在这样的背景下,本文对基于FPGA的SATA接口进行了研究。SATA是由并行ATA(PATA)接口标准发展而来。SATA接口相较于PATA接口具有明显的优势,主要有使用的接口管脚少、传输速度快、可靠性好、稳定性强、接口应用方便以及支持热插拔等优点。本论文在详细研究SATA标准协议的基础上完成的工作如下:1、根据从串行比特级别到命令级别的不同抽象层次,设计了由物理层、链路层、传输层和命令控制层组成的SATA控制器总体架构和各层次架构,并且设计了通过读写起始扇区地址对控制接口进行操作的方式。2、根据SATA标准协议,本论文对命令层、传输层、链路层和物理层各模块的主要功能、结构、外部接口及内部工作时序进行了设计。(a)通过分析SATA协议中帧的交互过程,设计并实现了由逻辑区块地址(LBA)计算模块和读写控制模块组成的命令控制层。(b)通过分析传输层协议,设计并实现了由帧组建模块、帧接收分析模块和控制模块组成的传输层。(c)通过分析链路层协议,设计并实现了由循环冗余校验(CRC)模块、加/解扰码模块和控制模块组成的链路层。链路层主要的功能是实现了收发帧的加解扰、校验和通过原语交互来实现帧传输的控制。(d)通过分析物理层协议,设计并实现了由高速串行收发器和带外信号(OOB)模块组成的物理层,物理层主要的功能是实现了上电后设备的初始化。3、通过对控制器增加相应外围测试模块,本文设计了一种基于FPGA的SATA控制器的整体测试平台,并且在测试平台中仿真验证了设计的正确性和可靠性。最终测试数据表明,本论文设计的基于FPGA的SATA控制器满足协议需求。设计中的SATA控制器具有使用方便、集成度高、成本低等优点,在大容量储存开发中应用本论文所实现的设计,将使开发变得方便快捷,更能够适应市场需求。